JP2017512251A - 制御された面内組成変調を与えるように基板をコーティングする方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、基板をコーティングするための方法およびシステムに関し、より具体的には、組成変調を制御する機会を提供し、コーティングの大規模生成に使用するのに好適な方法およびシステムに関する。
コーティングされた基板、たとえば切断要素、半導体、コネクタ、および光学デバイスを与え、装飾表面も与える様々な技法が知られている。公知の方法は、陰極アーク蒸着、電子ビームおよび熱蒸着、パルスレーザ堆積およびスパッタ堆積を含む。
本開示の目的は、コーティング組成および原子配列(すなわち、組成変調)の高度な制御を可能にする方法およびシステムを提供することにある。
図1は、第1の実施形態によるPVDシステムの概略図であり、スパッタリングプロセスが使用される。このシステムは、堆積チャンバ1aを囲む反応器容器101を含み、その中には、任意で基板ホルダ(図示せず)上にある基板102と、第1のマグネトロンターゲット(陰極)103と、第2のマグネトロンターゲット(陰極)104とが配置される。このシステムは、さらに、第1のターゲット103に電力を供給するための第1の電源105と、第2のターゲット104に電力を供給するための第2の電源106と、基板に(または基板ホルダに)バイアス電位電圧を印加するための第3の電源107とを含む。このシステムは、たとえば任意波動関数発生器または類似の形態にある同期デバイス108も含み、これは電源105、106、107に各同期信号を供給するのに使用する。
上述したプロセスパラメータに加え、得られる組成変調は、付着しつつある2種以上の材料または材料組成物の影響を受けることがある。
材料または材料組成物の混和性はそれらの混合エンタルピーによって決定してもよい。すなわち、負の値の混合エンタルピーは混和性を意味し、正の値の混合エンタルピーは非混和性を意味する。
材料または材料組成物の、ならびに基板の表面エネルギーは、面内組成変調に関係し得る。
同相温度、すなわち基板温度Tsと材料または材料組成物の融点Tmとの比Ts/Tmは、材料または材料組成物が基板に衝突した後のプロセスの拡散特性に影響を及ぼす。
動的モンテカルロ(KMC)コードは、本明細書に記載した方法を使用した場合に、多成分膜の堆積中になされる原子プロセスをモデル化し原子配列を予測する目的で開発された。KMCコードは、3次元および2次元の島成長、特に膜成長の伸長遷移(不連続膜から連続膜までの遷移を表す膜成長中の特徴的な厚さ)までの核形成、成長および合体のプロセスをモデル化する。KMCの原理およびコードの実装は、以下の教科書によく記述されている:
・P. Kratzer. Monte Carlo and Kinetic Monte Carlo Methods - A Tutorial. In
・Multiscale Simul. Methods Mol. Sci. volume 42 pages 51-76. Julich Supercomputing Centre, Julich, (2009)
・J. D. Erlebacher. Kinetic Rate Law Issues in the Morphological Relaxation of Rippled Crystal Surfaces. In Dyn. Cryst. Surfaces Interfaces pages 97-107. Plenum Press, New York, (1997)。
http://www.physics.emory.edu/~weeks/idl/gofr.html
http://homepage.univie.ac.at/franz.vesely/simsp/dx/node22.html
組成変調に対するパルス列長の効果
この項は、平均組成A(φA)50原子%およびB(φB)50原子%の場合について、組成変調(極小の径方向位置および相関関数の極小値により定量される)のパルス列長への依存性に関する結果を示す。
Fp A=Fp B=10-4ML
ED A=0.3eVおよびED B=0.8eV
BA=BB=500a4s-1
fA=fB=1000Hz
τA=τB=10μs
NA=NB(すなわち、平均組成50原子%のAおよび50原子%のB)。
この項は、3つの平均組成について、組成変調(極小の径方向位置および相関関数の極小値により定量される)のパルス列長への依存性に関する結果を示す。3つの平均組成は、すなわち以下の通りである:
図10aおよび図10b:φA=10原子%およびφB=90原子%
図10cおよび図10d:φA=50原子%およびφB=50原子%
図10eおよび図10f:φA=90原子%およびφB=10原子%。
Fp A=Fp B=10-4ML
ED A=0.3eVおよびED B=0.8eV
BA=BB=500a4s-1
fA=fB=1000Hz
τA=τB=100μs。
この項は、3つのパルシング周波数について、組成変調(極小の径方向位置および相関関数の極小値により定量される)のパルス列長への依存性に関する結果を示す:
図11aおよび図11b:fA=fB=10Hz
図11cおよび図11d:fA=fB=100Hz
図11eおよび図11f:fA=fB=1000Hz。
Fp A=Fp B=10-4ML
ED A=0.3eVおよびED B=0.8eV
BA=BB=500a4s-1
τA=τB=100μs
NA=NB(すなわち、平均組成50原子%のAおよび50原子%のB)。
この項は、組成変調(極小の径方向位置および相関関数の極小値により定量される)の、合体パラメータBの値によって定量される合体速度への依存性に関する結果を示す。3つの異なるB値をシミュレートした。すなわち:
図12aおよび図12b BA=BB=1a4s-1
図12cおよび図12d BA=BB=500a4s-1
図12eおよび図12f BA=BB=4×103a4s-1。
Fp A=Fp B=10-4ML
ED A=0.3eVおよびED B=0.8eV
fA=fB=1000Hz
τA=τB=100μs
NA=NB(すなわち、平均組成50原子%のAおよび50原子%のB)。
この項は、組成変調(極小の径方向位置および相関関数の極小値により定量される)のパルス当たりの堆積速度Fpへの依存性に関する結果を示す。2つの異なるFp値をシミュレートしていろ。すなわち:
図13aおよび図13b:Fp=10-4MLs-1
図13cおよび図13d:Fp=10-2MLs-1。
BA=BB=500a4s-1
ED A=0.3eVおよびED B=0.8eV
fA=fB=1000Hz
τA=τB=100μs
NA=NB(すなわち、平均組成50原子%のAおよび50原子%のB)。
この項は、組成変調(極小の径方向位置および相関関数の極小値により定量される)の成長モードへの依存性に関する結果を示す。
Fp=10-4MLs-1
BA=BB=500a4s-1
ED A=0.3eVおよびED B=0.8eV
fA=fB=1000Hz
τA=τB=100μs
NA=NB(すなわち、平均組成50原子%のAおよび50原子%のB)。
本発明を、モデル系としてAlN−Ag膜を使用して、実際に試験した。
平均電力(PT):PT Ag=1W、PT Al=265W
パルシング周波数:fAg=100Hz、fAl=1000Hz
パルス幅:τAg=50μs、τAl=50μs。
FP Ag=2.2×10-3Å/パルス
FP AlN=5.3×10-4Å/パルス。
FP Ag 約10-3MLs-1
FP AlN 約10-4MLs-1。
US2006/026442 A1は、マトリックス中にナノドットを含むナノ構造を与える方法であって、酸化のギブス自由エネルギーがナノトッド材料の場合よりもマトリックス材料の場合の方が大きい材料系のための方法を開示している。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[1] 制御された面内組成変調を与えるように基板をコーティングする方法であって、
第1の材料または材料組成物の第1のターゲットを用意し、
前記第1の材料または材料組成物と異なる第2の材料または材料組成物の第2のターゲットを用意し、
前記第1および第2のターゲットを活性化させて、蒸発、昇華またはスパッタリングによって粒子を放出させ、
前記放出された粒子を前記基板に衝突させて前記基板をコーティングする
ことを含み、
前記ターゲットの一方の活性化は、一連の活性化パルスを与えて、パルス化された粒子の蒸発、昇華、またはスパッタリングを得ることを含み、一方で前記ターゲットの他方は実質的に不活性であり、
前記第1および第2のターゲットの材料または材料組成物は、
基板温度(Ts)と最低融解温度(T m i )を有するターゲット材料(i)のターゲット材料融解温度(T m i )との比(T s /T m i )として定義される個別同相温度と、前記ターゲットの材料または材料組成物の混合エンタルピーによって定義される混和性(ΔH mix )とを示し、ここで前記材料の混合エンタルピーがゼロより大きいことは非混和性であると定義され、前記材料の混合エンタルピーがゼロ未満であることは混和性であると定義され、および
2次元または3次元の成長モードを示し、
前記同相温度は0.1超で0.5未満であり、
各ターゲット材料からの、パルス列当たりの堆積材料の量は0.1単分子層超で100単分子層未満、好ましくは50単分子層未満、10単分子層未満、または2単分子層未満である方法。
[2] [1]に記載の方法であって、2次元成長は前記第1および第2の材料または材料組成物の間の表面エネルギーの差が50%未満、好ましくは20%未満、10%未満、5%未満もしくは1%未満である場合、または前記表面エネルギーの差がより大きく、より低い表面エネルギーを有する材料がより高い表面エネルギーを有する材料上で成長する場合になされ、3次元成長はそうでない場合になされる方法。
[3] [1]または[2]に記載の方法であって、
前記ターゲット材料は非混和性であり、
前記ターゲット材料は2次元成長を示し、
前記同相温度は0.1超、好ましくは0.2超または0.3超であり、
各ターゲット材料からのパルス列当たりの堆積材料の量は2単分子層未満である方法。
[4] [3]に記載の方法であって、前記堆積材料は、金属合金、たとえばMo x Ru 1-x ;半金属合金、たとえばGe x Sn 1-x ;金属窒化物、たとえばTi x Al 1-x N y もしくはTi x Si 1-x N y ;金属酸化物、金属炭化物、アンチモン化物、リン化物、ホウ化物、またはこれらの組み合わせである方法。
[5] [1]または[2]に記載の方法であって、
前記ターゲット材料は非混和性であり、
前記ターゲット材料は2次元成長を示し、
前記同相温度は0.4未満、好ましくは0.3未満、または0.2未満であり、
パルス列当たりの各ターゲット材料からの堆積材料の量は2単分子層未満である方法。
[6] [5]に記載の方法であって、前記堆積材料は一般式MeAlNをもつ3元窒化物であり、式中、MeはTi、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、Wからなる群から選択される遷移金属である方法。
[7] [1]または[2]に記載の方法であって、
前記ターゲット材料は混和性であり、
前記ターゲット材料は2次元成長を示し、
前記同相温度は0.4未満、好ましくは0.3未満、または0.2未満であり、
各ターゲット材料からのパルス列当たりの堆積材料の量は2単分子層未満である方法。
[8] [7]に記載の方法であって、前記堆積材料は、金属合金、たとえばMo x Nb 1-x もしくはCr x V 1-x 、Pt x Rh 1-x ;半金属合金、たとえばSi 1-x Ge x ;金属窒化物、たとえばTi x Zr 1-x N y もしくはV x Nb 1-x N y ;金属酸化物、たとえばZr x Y 1-x O y ;金属炭化物、たとえばTi x Zr 1-x C y ;アンチモン化物;リン化物;ホウ化物、またはこれらの組み合わせである方法。
[9] [1]または[2]に記載の方法であって、
前記ターゲット材料は非混和性であり、
前記ターゲット材料は3次元成長を示し、それに従って前記第1のターゲット材料は前記第2のターゲット材料上に3次元成長を示し、前記第2の材料は前記第1のターゲット材料上に2次元成長を示し、
前記同相温度は0.1超、好ましくは0.2超、または0.3超であり、
パルス列当たりの前記第1のターゲット材料からの堆積材料の量は50単分子層未満、好ましくは20単分子層未満、または10単分子層未満である方法。
[10] [9]に記載の方法であって、前記堆積材料は、金属合金、たとえばCr x Sc 1-x 、Ag x Cu 1-x もしくはAg x Mo 1-x 、半金属合金、金属窒化物、金属酸化物、金属炭化物、アンチモン化物、リン化物、ホウ化物、またはこれらの組み合わせである方法。
[11] [1]または[2]に記載の方法であって、
前記ターゲット材料は混和性であり、
前記ターゲット材料は3次元成長を示し、それに従って前記第1のターゲット材料は前記第2のターゲット材料上に3次元成長を示し、前記第2の材料は前記第1のターゲット材料上に2次元成長を示し、
前記同相温度は0.4未満、好ましくは0.3未満、または0.2未満であり、
パルス列当たりの各ターゲット材料からの堆積材料の量は50単分子層未満、好ましくは20単分子層未満、または10単分子層未満である方法。
[12] [11]に記載の方法であって、前記堆積材料は、金属合金、たとえばAg x Pd 1-x ;半金属合金、金属窒化物、たとえばCr x Hf 1-x N y ;金属酸化物、金属炭化物、たとえばMn x Ta 1-x C y ;アンチモン化物、リン化物、ホウ化物、またはこれらの組み合わせである方法。
[13] [1]または[2]に記載の方法であって、
前記ターゲット材料は非混和性であり、
前記ターゲット材料は3次元成長を示し、それに従って前記第1のターゲット材料は前記第2のターゲット材料上に3次元成長を示し、前記第2の材料は前記第1のターゲット材料上に2次元成長を示し、
前記第2のターゲット材料または材料組成物の連続層が前記第1のターゲットの活性化前に前記基板上に形成され、
前記第1の材料の同相温度は0.1超、好ましくは0.2超、または0.3超であり、
前記第1のターゲットからのパルス列当たりの堆積材料の量は50単分子層未満、好ましくは20単分子層未満、または10単分子層未満であり、
前記第2のターゲットからのパルス列当たりの堆積材料の量は0.1単分子層超、好ましくは0.5単分子層超、または1単分子層超で、100単分子層未満、より好ましくは50単分子層未満、または10単分子層未満である方法。
[14] [13]に記載の方法であって、前記堆積材料は、金属窒化物−金属、たとえばAlN−Ag、AlN−Au、AlN−Pd、CrN−AgもしくはTiN−Ag;金属酸化物−金属、たとえばAl2O3−Ag、Al2O3−Au、Al2O3−Pd、TiO2−AgもしくはTiO2−Au;半金属酸化物−金属、たとえばSiO2−Ag、SiO2−AuもしくはSiO2−Pd;半金属窒化物−金属、たとえばSiN x −Ag、SiN x −AuもしくはSiN x −Pd;または非晶質炭素−金属、たとえばa−C−Ag、a−C−Au、a−C−Pd、a−C−Ni;または非晶質炭素金属−炭化物たとえばa−C−TiC;または金属窒化物−半金属窒化物たとえばTiN−SiNである方法。
[15] [1]〜[14]のいずれか1項に記載の方法であって、前記第1のターゲットの活性化は第1の数(N1)の活性化パルスからなる第1の活性化パルス列(T1)によってなされ、前記第2のターゲットの活性化は第2の数(N2)の活性化パルスからなる第2の活性化パルス列(T2)によってなされる方法。
[16] [15]に記載の方法であって、前記第1の数(N1)の活性化パルスは前記第2の数(N2)の活性化パルスと異なる方法。
[17] [15]または[16]に記載の方法であって、前記第1の数(N1)の活性化パルスは1〜約10 8 パルス、好ましくは10〜約10 6 パルス、20〜約10 5 パルス、または20〜約10 4 パルスであり、前記第2の数(N2)の活性化パルスは1〜約10 8 パルス、好ましくは10〜約10 6 パルス、20〜約10 5 パルス、または20〜約10 4 パルスである方法。
[18] [15]〜[17]のいずれか1項に記載の方法であって、前記第1の数(N1)の活性化パルスおよび/または前記第2の数(N2)の活性化パルスは、1対の、互いに供給した後の、同じターゲットに印加した活性化パルス列(T1、T2)の間で異なる方法。
[19] [15]〜[18]のいずれか1項に記載の方法であって、前記第1の活性化パルス列(T1)の一部を形成するパルスは約1Hz〜約20kHz、好ましくは約5Hz〜約10kHz、約10Hz〜約10kHz、約5Hz〜約5kHz、約10Hz〜約5kHz、約5Hz〜約2kHz、約10Hz〜約2kHz、または約10Hz〜約2kHz、約10Hz〜約2kHzの第1のパルシング周波数(f1)を与え、前記第2の活性化パルス列(T2)の一部を形成するパルスは約1Hz〜約20kHz、好ましくは約5Hz〜約10kHz、約10Hz〜約10kHz、約5Hz〜約5kHz、約10Hz〜約5kHz、約5Hz〜約2kHz、約10Hz〜約2kHz、または約10Hz〜約2kHz、約10Hz〜約2kHzの第2のパルシング周波数(f2)を与える方法。
[20] [19]に記載の方法であって、前記第1のパルシング周波数(f1)は前記第2のパルシング周波数(f2)と異なる方法。
[21] [19]または[20]に記載の方法であって、前記第1のパルシング周波数(f1)および/または前記第2のパルシング周波数(f2)は、1対の、互いに供給した後の、同じターゲットに印加した活性化パルス列(T1、T2)の間で異なる方法。
[22] [19]〜[21]のいずれか1項に記載の方法であって、前記第1のパルシング周波数(f1)は前記第1のパルス列(T1)中に変化し、および/または前記第2のパルシング周波数(f2)は前記第2のパルス列(T2)中に変化する方法。
[23] [15]〜[22]のいずれか1項に記載の方法であって、前記第1の活性化パルス列(T1)の一部を形成する活性化パルスは約1ns〜約1ms、好ましくは約1ns〜約1ms、約10μs〜約500μs、約50μs〜約250μs、または約100μsの第1のパルス幅(τ1)を与え、前記第2の活性化パルス列(T2)の一部を形成するパルスは約1ns〜約1ms、好ましくは約1ns〜約1ms、約10μs〜約500μs、約50μs〜約250μs、または約100μsの第2のパルス幅(τ2)を与える方法。
[24] [23]に記載の方法であって、前記第1のパルス幅(τ1)は前記第2のパルス幅(τ2)と異なる方法。
[25] [23]または[24]に記載の方法であって、前記第1のパルス幅(τ1)および/または前記第2のパルス幅(τ2)は、1対の、互いに供給した後の、同じターゲットに印加した活性化パルス列(T1、T2)の間で異なる方法。
[26] [23]または[24]に記載の方法であって、前記第1のパルス幅(τ1)は前記第1のパルス列(T1)中に変化し、および/または前記第2のパルス幅(τ2)は前記第2のパルス列(T2)中に変化する方法。
[27] [15]〜[26]のいずれか1項に記載の方法であって、前記活性化パルスは、前記ターゲット上に堆積される原子の数で表して、約10 -5 〜約10単分子層、好ましくは約10 -5 〜約1単分子層、または約10 -4 〜約10 -1 単分子層である振幅(A1、A2)を示す方法。
[28] [1]〜[27]のいずれか1項に記載の方法であって、前記活性化パルスは約1Wcm -2 〜約10kWcm -2 の陰極電力密度を与える方法。
[29] [1]〜[28]のいずれか1項に記載の方法であって、一方のターゲットの活性化と他方のターゲット活性化との間の遅延がほぼゼロである方法。
[30] [1]〜[28]のいずれか1項に記載の方法であって、一方のターゲットの活性化と他方のターゲットの活性化との間の遅延は前記一方のターゲットの活性化時間の20%未満であり、好ましくは前記活性化時間の10%未満、5%未満または1%未満である方法。
[31] [1]〜[30]のいずれか1項に記載の方法であって、さらに、
前記第1の材料または材料組成物と異なりかつ前記第2の材料または材料組成物と異なる第3の材料または材料組成物の第3のターゲットを用意し、
前記第3のターゲットを活性化させて、粒子のパルス化蒸着、または昇華またはスパッタリングを与え、
放出された粒子を前記基板に衝突させて前記基板をコーティングする
ことを含み、
前記第3のターゲットの活性化は一連の活性化パルスを供給することを含み、一方で前記第1および第2のターゲットの少なくとも1つは実質的に不活性である方法。
[32] [1]〜[31]のいずれか1項に記載の方法であって、前記第1および第2のターゲット、ならびにもしあるなら第3のターゲットの活性化は、それぞれのターゲットに電力を供給することを含む方法。
[33] [1]〜[32]のいずれか1項に記載の方法を含むマグネトロンスパッタリング法。
[34] [1]〜[32]のいずれか1項に記載の方法を含む陰極アーク堆積法。
[35] [1]〜[32]のいずれか1項に記載の方法を含むパルスレーザ堆積法。
[36] [1]〜[35]のいずれか1項に記載の方法によって生成された物質の組成物。
[37] [1]〜[35]のいずれか1項に記載の方法によって生成された、表面コーティングを有する生成物。
[38] 面内組成変調を調整する方法であって、[1]〜[32]のいずれか1項に記載の方法を含み、パルス列長、パルス当たりの堆積速度およびパルシング周波数の少なくとも1つを変化させて前記面内組成変調を調整し、一方でパルス当たりの堆積速度、パルシング周波数およびパルス幅を実質的に一定に維持する方法。
Claims (38)
- 制御された面内組成変調を与えるように基板をコーティングする方法であって、
第1の材料または材料組成物の第1のターゲットを用意し、
前記第1の材料または材料組成物と異なる第2の材料または材料組成物の第2のターゲットを用意し、
前記第1および第2のターゲットを活性化させて、蒸発、昇華またはスパッタリングによって粒子を放出させ、
前記放出された粒子を前記基板に衝突させて前記基板をコーティングする
ことを含み、
前記ターゲットの一方の活性化は、一連の活性化パルスを与えて、パルス化された粒子の蒸発、昇華、またはスパッタリングを得ることを含み、一方で前記ターゲットの他方は実質的に不活性であり、
前記第1および第2のターゲットの材料または材料組成物は、
基板温度(Ts)と最低融解温度(Tm i)を有するターゲット材料(i)のターゲット材料融解温度(Tm i)との比(Ts/Tm i)として定義される個別同相温度と、前記ターゲットの材料または材料組成物の混合エンタルピーによって定義される混和性(ΔHmix)とを示し、ここで前記材料の混合エンタルピーがゼロより大きいことは非混和性であると定義され、前記材料の混合エンタルピーがゼロ未満であることは混和性であると定義され、および
2次元または3次元の成長モードを示し、
前記同相温度は0.1超で0.5未満であり、
各ターゲット材料からの、パルス列当たりの堆積材料の量は0.1単分子層超で100単分子層未満、好ましくは50単分子層未満、10単分子層未満、または2単分子層未満である方法。 - 請求項1に記載の方法であって、2次元成長は前記第1および第2の材料または材料組成物の間の表面エネルギーの差が50%未満、好ましくは20%未満、10%未満、5%未満もしくは1%未満である場合、または前記表面エネルギーの差がより大きく、より低い表面エネルギーを有する材料がより高い表面エネルギーを有する材料上で成長する場合になされ、3次元成長はそうでない場合になされる方法。
- 請求項1または2に記載の方法であって、
前記ターゲット材料は非混和性であり、
前記ターゲット材料は2次元成長を示し、
前記同相温度は0.1超、好ましくは0.2超または0.3超であり、
各ターゲット材料からのパルス列当たりの堆積材料の量は2単分子層未満である方法。 - 請求項3に記載の方法であって、前記堆積材料は、金属合金、たとえばMoxRu1-x;半金属合金、たとえばGexSn1-x;金属窒化物、たとえばTixAl1-xNyもしくはTixSi1-xNy;金属酸化物、金属炭化物、アンチモン化物、リン化物、ホウ化物、またはこれらの組み合わせである方法。
- 請求項1または2に記載の方法であって、
前記ターゲット材料は非混和性であり、
前記ターゲット材料は2次元成長を示し、
前記同相温度は0.4未満、好ましくは0.3未満、または0.2未満であり、
パルス列当たりの各ターゲット材料からの堆積材料の量は2単分子層未満である方法。 - 請求項5に記載の方法であって、前記堆積材料は一般式MeAlNをもつ3元窒化物であり、式中、MeはTi、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、Wからなる群から選択される遷移金属である方法。
- 請求項1または2に記載の方法であって、
前記ターゲット材料は混和性であり、
前記ターゲット材料は2次元成長を示し、
前記同相温度は0.4未満、好ましくは0.3未満、または0.2未満であり、
各ターゲット材料からのパルス列当たりの堆積材料の量は2単分子層未満である方法。 - 請求項7に記載の方法であって、前記堆積材料は、金属合金、たとえばMoxNb1-xもしくはCrxV1-x、PtxRh1-x;半金属合金、たとえばSi1-xGex;金属窒化物、たとえばTixZr1-xNyもしくはVxNb1-xNy;金属酸化物、たとえばZrxY1-xOy;金属炭化物、たとえばTixZr1-xCy;アンチモン化物;リン化物;ホウ化物、またはこれらの組み合わせである方法。
- 請求項1または2に記載の方法であって、
前記ターゲット材料は非混和性であり、
前記ターゲット材料は3次元成長を示し、それに従って前記第1のターゲット材料は前記第2のターゲット材料上に3次元成長を示し、前記第2の材料は前記第1のターゲット材料上に2次元成長を示し、
前記同相温度は0.1超、好ましくは0.2超、または0.3超であり、
パルス列当たりの前記第1のターゲット材料からの堆積材料の量は50単分子層未満、好ましくは20単分子層未満、または10単分子層未満である方法。 - 請求項9に記載の方法であって、前記堆積材料は、金属合金、たとえばCrxSc1-x、AgxCu1-xもしくはAgxMo1-x、半金属合金、金属窒化物、金属酸化物、金属炭化物、アンチモン化物、リン化物、ホウ化物、またはこれらの組み合わせである方法。
- 請求項1または2に記載の方法であって、
前記ターゲット材料は混和性であり、
前記ターゲット材料は3次元成長を示し、それに従って前記第1のターゲット材料は前記第2のターゲット材料上に3次元成長を示し、前記第2の材料は前記第1のターゲット材料上に2次元成長を示し、
前記同相温度は0.4未満、好ましくは0.3未満、または0.2未満であり、
パルス列当たりの各ターゲット材料からの堆積材料の量は50単分子層未満、好ましくは20単分子層未満、または10単分子層未満である方法。 - 請求項11に記載の方法であって、前記堆積材料は、金属合金、たとえばAgxPd1-x;半金属合金、金属窒化物、たとえばCrxHf1-xNy;金属酸化物、金属炭化物、たとえばMnxTa1-xCy;アンチモン化物、リン化物、ホウ化物、またはこれらの組み合わせである方法。
- 請求項1または2に記載の方法であって、
前記ターゲット材料は非混和性であり、
前記ターゲット材料は3次元成長を示し、それに従って前記第1のターゲット材料は前記第2のターゲット材料上に3次元成長を示し、前記第2の材料は前記第1のターゲット材料上に2次元成長を示し、
前記第2のターゲット材料または材料組成物の連続層が前記第1のターゲットの活性化前に前記基板上に形成され、
前記第1の材料の同相温度は0.1超、好ましくは0.2超、または0.3超であり、
前記第1のターゲットからのパルス列当たりの堆積材料の量は50単分子層未満、好ましくは20単分子層未満、または10単分子層未満であり、
前記第2のターゲットからのパルス列当たりの堆積材料の量は0.1単分子層超、好ましくは0.5単分子層超、または1単分子層超で、100単分子層未満、より好ましくは50単分子層未満、または10単分子層未満である方法。 - 請求項13に記載の方法であって、前記堆積材料は、金属窒化物−金属、たとえばAlN−Ag、AlN−Au、AlN−Pd、CrN−AgもしくはTiN−Ag;金属酸化物−金属、たとえばAl2O3−Ag、Al2O3−Au、Al2O3−Pd、TiO2−AgもしくはTiO2−Au;半金属酸化物−金属、たとえばSiO2−Ag、SiO2−AuもしくはSiO2−Pd;半金属窒化物−金属、たとえばSiNx−Ag、SiNx−AuもしくはSiNx−Pd;または非晶質炭素−金属、たとえばa−C−Ag、a−C−Au、a−C−Pd、a−C−Ni;または非晶質炭素金属−炭化物たとえばa−C−TiC;または金属窒化物−半金属窒化物たとえばTiN−SiNである方法。
- 請求項1〜14のいずれか1項に記載の方法であって、前記第1のターゲットの活性化は第1の数(N1)の活性化パルスからなる第1の活性化パルス列(T1)によってなされ、前記第2のターゲットの活性化は第2の数(N2)の活性化パルスからなる第2の活性化パルス列(T2)によってなされる方法。
- 請求項15に記載の方法であって、前記第1の数(N1)の活性化パルスは前記第2の数(N2)の活性化パルスと異なる方法。
- 請求項15または16に記載の方法であって、前記第1の数(N1)の活性化パルスは1〜約108パルス、好ましくは10〜約106パルス、20〜約105パルス、または20〜約104パルスであり、前記第2の数(N2)の活性化パルスは1〜約108パルス、好ましくは10〜約106パルス、20〜約105パルス、または20〜約104パルスである方法。
- 請求項15〜17のいずれか1項に記載の方法であって、前記第1の数(N1)の活性化パルスおよび/または前記第2の数(N2)の活性化パルスは、1対の、互いに供給した後の、同じターゲットに印加した活性化パルス列(T1、T2)の間で異なる方法。
- 請求項15〜18のいずれか1項に記載の方法であって、前記第1の活性化パルス列(T1)の一部を形成するパルスは約1Hz〜約20kHz、好ましくは約5Hz〜約10kHz、約10Hz〜約10kHz、約5Hz〜約5kHz、約10Hz〜約5kHz、約5Hz〜約2kHz、約10Hz〜約2kHz、または約10Hz〜約2kHz、約10Hz〜約2kHzの第1のパルシング周波数(f1)を与え、前記第2の活性化パルス列(T2)の一部を形成するパルスは約1Hz〜約20kHz、好ましくは約5Hz〜約10kHz、約10Hz〜約10kHz、約5Hz〜約5kHz、約10Hz〜約5kHz、約5Hz〜約2kHz、約10Hz〜約2kHz、または約10Hz〜約2kHz、約10Hz〜約2kHzの第2のパルシング周波数(f2)を与える方法。
- 請求項19に記載の方法であって、前記第1のパルシング周波数(f1)は前記第2のパルシング周波数(f2)と異なる方法。
- 請求項19または20に記載の方法であって、前記第1のパルシング周波数(f1)および/または前記第2のパルシング周波数(f2)は、1対の、互いに供給した後の、同じターゲットに印加した活性化パルス列(T1、T2)の間で異なる方法。
- 請求項19〜21のいずれか1項に記載の方法であって、前記第1のパルシング周波数(f1)は前記第1のパルス列(T1)中に変化し、および/または前記第2のパルシング周波数(f2)は前記第2のパルス列(T2)中に変化する方法。
- 請求項15〜22のいずれか1項に記載の方法であって、前記第1の活性化パルス列(T1)の一部を形成する活性化パルスは約1ns〜約1ms、好ましくは約1ns〜約1ms、約10μs〜約500μs、約50μs〜約250μs、または約100μsの第1のパルス幅(τ1)を与え、前記第2の活性化パルス列(T2)の一部を形成するパルスは約1ns〜約1ms、好ましくは約1ns〜約1ms、約10μs〜約500μs、約50μs〜約250μs、または約100μsの第2のパルス幅(τ2)を与える方法。
- 請求項23に記載の方法であって、前記第1のパルス幅(τ1)は前記第2のパルス幅(τ2)と異なる方法。
- 請求項23または24に記載の方法であって、前記第1のパルス幅(τ1)および/または前記第2のパルス幅(τ2)は、1対の、互いに供給した後の、同じターゲットに印加した活性化パルス列(T1、T2)の間で異なる方法。
- 請求項23または24に記載の方法であって、前記第1のパルス幅(τ1)は前記第1のパルス列(T1)中に変化し、および/または前記第2のパルス幅(τ2)は前記第2のパルス列(T2)中に変化する方法。
- 請求項15〜26のいずれか1項に記載の方法であって、前記活性化パルスは、前記ターゲット上に堆積される原子の数で表して、約10-5〜約10単分子層、好ましくは約10-5〜約1単分子層、または約10-4〜約10-1単分子層である振幅(A1、A2)を示す方法。
- 請求項1〜27のいずれか1項に記載の方法であって、前記活性化パルスは約1Wcm-2〜約10kWcm-2の陰極電力密度を与える方法。
- 請求項1〜28のいずれか1項に記載の方法であって、一方のターゲットの活性化と他方のターゲット活性化との間の遅延がほぼゼロである方法。
- 請求項1〜28のいずれか1項に記載の方法であって、一方のターゲットの活性化と他方のターゲットの活性化との間の遅延は前記一方のターゲットの活性化時間の20%未満であり、好ましくは前記活性化時間の10%未満、5%未満または1%未満である方法。
- 請求項1〜30のいずれか1項に記載の方法であって、さらに、
前記第1の材料または材料組成物と異なりかつ前記第2の材料または材料組成物と異なる第3の材料または材料組成物の第3のターゲットを用意し、
前記第3のターゲットを活性化させて、粒子のパルス化蒸着、または昇華またはスパッタリングを与え、
放出された粒子を前記基板に衝突させて前記基板をコーティングする
ことを含み、
前記第3のターゲットの活性化は一連の活性化パルスを供給することを含み、一方で前記第1および第2のターゲットの少なくとも1つは実質的に不活性である方法。 - 請求項1〜31のいずれか1項に記載の方法であって、前記第1および第2のターゲット、ならびにもしあるなら第3のターゲットの活性化は、それぞれのターゲットに電力を供給することを含む方法。
- 請求項1〜32のいずれか1項に記載の方法を含むマグネトロンスパッタリング法。
- 請求項1〜32のいずれか1項に記載の方法を含む陰極アーク堆積法。
- 請求項1〜32のいずれか1項に記載の方法を含むパルスレーザ堆積法。
- 請求項1〜35のいずれか1項に記載の方法によって生成された物質の組成物。
- 請求項1〜35のいずれか1項に記載の方法によって生成された、表面コーティングを有する生成物。
- 面内組成変調を調整する方法であって、請求項1〜32のいずれか1項に記載の方法を含み、パルス列長、パルス当たりの堆積速度およびパルシング周波数の少なくとも1つを変化させて前記面内組成変調を調整し、一方でパルス当たりの堆積速度、パルシング周波数およびパルス幅を実質的に一定に維持する方法。
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